结构健康监测系统与巡检养护管理系统在青岛海湾大桥上的一体化设计

正在中国山东省建设的青岛海湾大桥包含一座双塔双柱钢箱梁斜拉桥、一座独塔双柱钢箱梁斜拉桥和一座独塔自锚式钢箱梁悬索桥,主线全长28.880 km.对于这样庞大而复杂的大型桥梁结构体系,传统的桥梁巡检养护方法难以精确有效地检测和识别大桥内各构件的结构健康变化状况.随着现代传感、网络通讯、信号分析与处理、数据管理、知识挖掘、结构分析等领域技术的发展和成熟,综合了这些技术的结构健康监测系统实现了指导结构的运营管理,验证设计假设和参数,预警异常荷载响应损伤,评估结构的性能与安全,纠正更新结构设计标准等功能.青岛海湾大桥的运营期结构监测巡检养护管理系统,包含自动化数据采集系统、基于半自动化人工巡检的养护管理系统、构件评级系统和损伤预警状态评估系统,以大桥结构为平台,有机结合结构健康监测系统与巡检养护管理系统,结构健康监测为巡检养护管理提供目标和依据,巡检养护管理给结构健康监测作补充和完善,一体化的设计最大限度地保证大桥安全运营,延长大桥使用寿命.     

大跨度钢拱桥构件评级体系研究

为对大跨度钢拱桥构件制定合理的检查和养护策略,根据该类桥梁的特点开展构件评级体系研究。从安全性和耐久性2个角度对构件进行评级,构建多个安全性和耐久性因子,对安全性和耐久性因子的分析结果设置一个评分标准,采用层次分析法确定各因子的权重,计算构件的安全性和耐久性综合得分,据此建立构件评级矩阵,并制定适当的桥梁构件检查和养护策略。采用该构件评级体系对广州新光大桥进行构件评级,结果显示,该桥主跨桥面横梁的安全性等级偏低,边、主跨吊杆的耐久性等级也偏低,在制定检查周期和养护策略时,应重点关注这几类构件。     

瀛洲大桥结构健康监测系统设计

根据洛阳瀛洲大桥作为城市景观桥梁的异型拱桥结构特点和养护管理的需求,提出了基于自动化传感测试在线监测系统与人工巡检系统相结合的综合监测策略.根据大桥构件在结构安全中的重要性和易损性确定了监测内容,采用通用软件ANSYS建立了大桥空间有限元结构分析模型,进行全桥结构静动力特性分析,重点对于大桥关键受力区-拱脚倒三角区进行...     

桥梁构件养护编码与快速识别方法

为了便于桥梁养护与管理,提高桥梁精细化管养的水平,在分析国内外相关行业的信息分级与编码体系的基础上,结合桥梁属性和养护特点,提出了桥梁构件养护编码与快速识别方法,制定了精确到构件级的分级编码结构和分类代码。据此,基于二维码应用设计了桥梁构件智能信息标签,采用APP扫描信息标签的方式对桥梁构件进行识别,初步建立了一套适用于桥梁构件养护编码与快速识别方法。应用结果表明,该方法能建立全面、统一和精确到设施构件级的身份标识并能快速识别桥梁构件,为桥梁全生命周期养护管理奠定基础,极大提升了桥梁养护效率和质量。     

基于智慧管理系统的城市桥梁集群病害及巡检行为分析

为优化桥梁集群巡检策略,提高巡检工作效率,基于电子化巡检系统数据分析了城市桥梁病害及巡检行为的规律。基于某大型城市桥梁集群中322座桥梁的病害总体特征及主要病害,构建并验证平均每米病害数量可作为病害评价指标,采用该评价指标分析了养护类别、桥梁规模、建成年代、主梁类型等分类要素下各类桥梁的病害表现;结合巡检病害与巡检行为的关联性,统计了巡检队伍的重点巡检范围,分析其潜在原因,并对当前巡检行为给出优化建议。结果表明：桥面系病害在巡检中占比较高;养护类别较低桥梁、城市中小桥、老旧桥、板梁桥的日常巡检病害较多;桥梁病害数与年巡检天数有较大的关联,巡检队伍通常根据桥梁养护类别来制定巡检频次,且在执行中更倾向于桥上巡检工作。建议巡检队伍提高对完好状态较差、建成年代较久、规模为中小桥的桥梁巡检频次,并加强桥下构件的巡检工作。     

东江大桥健康监测系统设计

从桥梁健康监测系统的意义引出了东江大桥健康监测系统建立的目的,概述了东江大桥健康监测系统的整体框架,详细介绍了东江大桥的传感器布置方案、分层次的数据采集传输结构以及基于数据挖掘理论的数据处理与控制技术。结合东江大桥的结构特点开发了基于分布式异构数据库的数据管理系统、基于C/S及B/S架构的开放式人工巡检养护管理系统、自动化与人工相结合的综合预警体系,同时介绍了系统的用户界面以及视频监控等子系统的设计,最后总结了系统的运营情况。     

特大型跨海桥梁养护标准研究

特大型跨海桥梁具有结构规模大、易损构件多、运营环境恶劣等特点,养护管理难度大、养护制度与经验缺乏。以杭州湾跨海大桥为背景,通过将大桥养护管理工作拆分为6项课题,采用管养资料和养护承包商资料调研、理论分析、现场调研等手段,建立特大型跨海桥梁养护标准及评价体系。养护标准的编制和执行可实现特大型跨海桥梁养护管理的标准化、规范化与科学化,建立跨海长桥公路日常养护管理长效机制,同时构建分包商的业绩考核指标体系,提高大桥养护管理质量和水平。     

沉管隧道常见病害及检查维护思考

为解决沉管隧道养护规范缺乏、巡检养护盲区多等问题,在隧道养护规范的基础上,对现有相关文献进行总结。以钢筋混凝土结构沉管隧道为例,首先,将沉管隧道常见病害分为主体结构病害、接头部位病害和附属结构病害3大类,并详述不同病害的成因及外观表现; 然后,从预防性维护角度出发,提出沉管隧道巡检检查体系,巡检检查工作除日常巡查、经常检查、定期检查、应急检查和专项检查外,还应开展初始检查,并在运营期间采用健康监测系统对结构安全进行实时监测; 最后,根据沉管隧道检查维护的可能发展趋势,对标准化养护体系建设、遮挡隐蔽病害检测监测技术和少干扰快速检测技术等进行探讨。     

大跨悬索桥箱形钢桁架梁的综合疲劳评定方法研究

根据大跨桥梁铜箱梁各类构件的受力特点建立了确定钢箱梁关键疲劳构件的评价模型,提出了基于结构有限元分析、应变监测信息、构件分级系统和桥梁结构人工检测等多方面信息综合评定关键疲劳构件的方法。以某大跨悬索桥钢箱梁结构为例,结合结构有限元数值计算和结构健康监测系统确定的关键钢箱梁截面,针对关键截面上的主要构件分布,利用应变传感器输出信息、结构有限元分析得到的应力分布信息、人工检测信息和桥梁主要构件的危险等级和易损等级信息,结合层次分析法和模糊综合评判理论确定了影响钢桥构件疲劳评定的各因素的权重,用综合隶属度评分法进行关键疲劳构件的等级评定。     

连续刚构桥梁跨中挠度人工监测

为达到预期的设计目标,在运营期对桥梁的上部结构控制标高和主桥箱梁的挠度进行有效的观测,监视其变化规律和发展趋势,确保桥梁的安全运营,对桥跨结构线形的监测具有重要意义.通过对蒙新高速公路黑冲沟和牛棚两座连续刚构桥梁采用人工监测其结构线形的论述,为高原峡谷地貌的桥梁监测、管理养护等的研究提供了研究基础依据及范例.     

连云港海滨大道跨海大桥耐久性设计研究

本文通过分析耐久性设计相关技术标准规范和钢筋锈蚀机理,对比近年来实施的其他跨海大桥耐久性关键指标,结合连云港海滨大道跨海大桥具体设计和建设实践进行综合分析研究。认为采用高性能海工混凝土提高混凝土密实性和抗渗性、设置较大的钢筋混凝土保护层厚度延缓有害物质到达钢筋表面的时间,是提高结构在恶劣海洋环境下耐久性的基本措施;对腐蚀非常严重部位的构件再采取附加防腐措施,可形成以高性能海工混凝土为基础的综合防护体系;同时在建设期严格按规范要求做好施工和养护,保证施工质量和原材料品质,运营期认真开展检查维护和分析工作,能有效保障桥梁结构的设计使用寿命。     

我国公路桥梁养护管理系统发展及展望

为促进我国公路桥梁管养智慧化转型,提高管养效率,综述了我国公路桥梁养护管理系统的研究历程与发展趋势。围绕桥梁养护管理系统发展的3个阶段：无纸信息化的桥梁数据库信息管理阶段,改善状态评估与决策方法的桥梁技术状态评估及维护决策阶段,融合可视化、巡检终端及健康监测系统等手段的桥梁高效化管理阶段,总结各阶段系统功能模块与特点、主要解决的问题及存在的弊端;结合当前桥梁智慧管养方面的研究热点,探讨与展望了以减少人为干预、实现经济高效养护为目标的公路桥梁智慧养护管理系统发展方向。结果表明：当代公路桥梁养护管理系统已基本满足桥梁管养部门的精细化管理需求,但仍存在智慧化程度不足、资源配置合理化欠缺等问题,而融合了智慧感知、智慧判别与决策、多源信息融合手段的桥梁智慧管养系统,将通过多种智能技术感知桥梁多源信息,采用大数据分析与挖掘方法评估桥梁状态,指导管理者实现经济高效的管养决策,达到公路桥梁智慧化养护目的。     

异型系杆拱桥结构运营期间健康监测系统研究

根据异型钢管混凝土拱桥结构特点和养护管理的需求,提出了基于自动化光纤光栅传感监测系统与人工巡检系统相结合的综合监测策略.根据异型钢管拱桥构件在结构安全中的重要性和易损性确定了监测内容,重点对于大桥关键受力区——拱脚倒三角区进行了有限元分析,在此基础上进行了FBG等传感器布置,对于大桥运营结构预警与评估实施方法等进行了探讨.在结构监测、预警与安全评估方面,提出了以“结构第一传力体系静力特点为主、动力特点为辅”的结构安全状态预警与安全评估方法,提升了评估技术的实用性和可靠性,为进行大桥结构状态识别、结构的承载力评估与结构安全评估等进一步工作奠定了基础.     

湖北石首长江公路大桥结构健康监测系统设计研究

介绍了湖北石首长江公路大桥结构健康监测系统的总体构架与各子系统。详细介绍了自动化传感子系统的测点总体布置及数据采集传输控制的具体功能实现,提出了基于电子化信息化的巡检养护软件系统,建立移动端巡检APP用以巡检,在结构预警及安全评估系统中以钢箱梁疲劳和动力分析为例提出了具体的评估内容及算法。与其他国内外监测系统相比,石首大桥监测系统整合了电子化人工巡检系统,进行了标准化知识库的建立,并基于此开发了移动端巡检APP,是该系统的创新性成果,为日后大跨度桥梁监测系统的构建提供了经验。     

基于给定结构寿命的混凝土系杆拱桥设计及养护策略研究

针对混凝土系杆拱桥的病害及养护策略问题,从给定结构寿命的设计及养护的理念出发,提出根据系杆拱桥各构件的等级与易损性分析结果,寻找出结构中既关键又易损的构件,在桥梁设计及养护排序选择时,优先及重点关注这些构件,实现针对性的养护,同时在安全性和经济性之间进行权衡,从而达到降低维护成本,有效地延长桥梁使用寿命的目的。     

面向缆索危险的缆索承重桥梁健康监测系统研究

健康监测系统日趋庞大的预算将招致桥梁管理者的反感,因此,在一定的预算范围内如何做到有效的监测成为健康监测系统研究的重点。针对诸多健康监测系统偏离结构固有特点这一情况,阐明健康监测系统必须建立在对结构危险性进行调查和分析的基础上,只有这样才能够获得性价比最高的健康监测系统。缆索承重桥梁的主要受力构件是缆索体系,因此这类桥梁的健康监测系统重点在于监测缆索体系的危险,也就是说需要建立面向缆索危险的健康监测系统。分别对斜拉桥及悬索桥这两种典型的缆索承重桥梁进行了较为简要的危险性调查和结构分析,从这些分析中我们可以获得:(1)缆索体系可能出现何种危险;(2)缆索出现危险的概率及程度;(3)缆索危险所带来的后果;(4)缆索危险所体现出来的结构响应。通过这些分析我们可以选择发生概率高、危害性大的危险来优先进行监测,可以根据危险所体现出来的结构响应进行测点布置或者对结构响应微小的危险进行定期巡检。     

光纤光栅在矮寨特大悬索桥结构健康监测的设计应用

桥梁构件疲劳、监测养护措施不当,会严重影响构件的承重能力和结构的使用,从而造成桥梁坍塌或局部破坏事故。光纤光栅健康监测系统能够在突发性损伤发生时,及时做出判断和警报,以便采取处理措施,防止发生进一步的破坏和引发其它事故;对于累积损伤,能够定期对损伤的状态做出描述,以便根据情况采取相应措施。本文结合矮寨特大悬索桥设计时,选用了光纤光栅技术对其进行结构健康监测。     

智能化高速公路巡检养护管理系统关键技术与设计

针对湖北省高速公路现状,分析了传统高速公路巡检养护管理中长期存在的问题,结合"降本增效"的目标,设计开发了一套方便高效的智能化高速公路巡检养护管理系统,并进行了试点应用。使得管理部门能够利用信息化网络技术,迅速、及时、准确、动态管理高速公路病害及险情,提升了高速公路巡检养护管理的信息化、智能化、便捷化、时效化和可视化水平。系统试点应用效果良好,为高速公路的巡检养护决策提供了科学有效的依据,让高速公路养护管理系统有了更大的发展空间。     

基于健康监测系统的东海大桥桥梁结构养护管理体系的构健

根据东海大桥的实际情况,构建了基于健康监测系统的桥梁结构养护管理体系,提出了预测式、评估式大桥养护管理策略。以实时监测、定期监测及人工检查相结合的方法,设计了桥梁结构健康监测系统的总体架构,对各子系统的构成及实现方法进行了较为详细的论述。对桥梁数据信息管理系统进行了功能设计,提出桥梁健康状态监测系统的应用方式,扩展并完善了桥梁健康监测的概念。     

贵州省高等级公路桥梁病害调查与分析

根据高速公路桥梁管理系统要求,在贵州省干线公路网桥梁病害情况调查基础上,对主要桥梁结构型式与相关病害的特征及成因进行归纳分析,以供养护工程技术人员参考。